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在工业生产的很多行业，都要进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品的质量。诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、光纤电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶、冶金等行业都被广泛应用。在变频技术还没有成熟以前，通常采用直流控制，以获得良好的控制性能。随着变频技术的日趋成熟，出现了矢量控制变频器、张力控制**变频器等一些高性能的变频器。其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流电动机的结构、性价比、使用、维护等很多方面都优于直流电动机，矢量变频控制正在这些行业被越来越广泛的应用，有取代直流控制的趋势。

张力控制的目的就是保持线材或带材上的张力恒定，矢量控制变频器可以通过两种途径达到目的：一、通过控制电机的转速来实现；另一种是通过控制电机输出转矩来实现。

速度模式下的张力闭环控制 

速度模式下的张力闭环控制是通过调节电机转速达到张力恒定的。首先由带（线）的线速度和卷筒的卷径实时计算出同步匹配频率指令，然后通过张力检测装置反馈的张力信号与张力设定值构成PID闭环，调整变频器的频率指令。

同步匹配频率指令的公式如下：

    F=（V×p×i）/（π×D）

其中：F变频器同步匹配频率指令V材料线速度p电机较对数（变频器根据电机参数自动获得）i机械传动比D卷筒的卷径

变频器的品牌不同、设计者的用法不同，获得以上各变量的途径也不同，特别是材料的线速度（V）和卷筒的卷径（D），计算方法多种多样，在此不一一列举。

这种控制模式下要求变频器的PID调节性能要好，同步匹配频率指令要准确，这样系统更容易稳定，否则系统就会震荡、不稳定。这种模式多用在拉丝机的连拉和轧机的连轧传动控制中。若采用转矩控制模式，当材料的机械性能出现波动，就会出现拉丝困难，轧机轧不动等不正常情况。

转矩模式下的张力控制

一、转矩模式下的张力开环控制 

在这种模式下，*张力检测反馈装置，就可以获得更为稳定的张力控制效果，结构简洁，效果较好。但变频器需工作在闭环矢量控制方式，必须安装测速电机或编码器，以便对电机的转速做精确测量反馈。

    转矩的计算公式如下：

    T=（F×D）/（2×i）

    其中：T变频器输出转矩指令F张力设定指令i机械传动比D卷筒的卷径

电机的转矩被计算出来后，用来控制变频器的电流环，这样就可以控制电机的输出转矩。所以转矩计算非常重要。这种控制多用在对张力精度要求不高的场合，在我鑫科公司就有广泛的应用。如精带公司的脱脂机、气垫炉的收卷控制中都采用了这中控制模式。

二、转矩模式下转矩模式下的张力开环控制 

张力闭环控制是在张力开环控制的基础上增加了张力反馈闭环调节。

通过张力检测装置反馈张力信号与张力设定值构成PID闭环调节，调整变频器输出转矩指令，这样可以获得更高的张力控制精度。其张力计算与开环控制相同。不论采用张力开环模式还是闭环模式，在系统加、减速的过程中，需要提供额外的转矩用于克服整个系统的转动惯量。如果不加补偿，将出现收卷过程加速时张力偏小，减速时张力偏大，放卷过程加速时张力偏大，减速时张力偏小的现象。

这种控制模式多用在造纸、纺织等卷取微张力控制的场合下。在我公司尚*这种控制。

卷径计算

在所有的模式中都需要用到卷筒的卷径，大家知道，在生产过程中开卷机的卷径是在不断变小，卷取机的卷径在不断变大，也就是说转矩必须随着卷径的变化而变化，才能获得稳定的张力控制。可见卷筒的卷径计算是多么地重要。卷径的计算有两中途径：一种是通过外部将计算好的卷径直接传送给变频器，一般是在PLC中运算获得。另一种是变频器自己运算获得，矢量控制型变频器都具有卷径计算功能，在大多数的应用中都是通过变频器自己运算获得。这样可以减少PLC程序的复杂性和调试难度、降低成本。

变频器自己计算卷径的方法有三种：

1、速度计算法：

通过系统当**速度和变频器输出频率计算卷径。

    其公式如下：

    D=（i×V）/（π×n）D所求卷径I机械传动比n电机转速V线速度

    当系统运行速度较低时，材料线速度和变频器输出频率都较低，较小的检测误差就会使卷径计算产生较大的误差，所以要设定一个较低线速度，当材料线速度低于此值时卷径计算停止，卷径当前值保持不变。此值应设为正常工作线速度以下。多数应用场合下的变频器都使用这种方法进行卷径计算。

2、度积分法：

    根据材料厚度按卷筒旋转圈数进行卷径累加或递减，对于线材还需设定每层的圈数。

    这种方法计算要求输入材料厚度，若厚度是固定不变的，可以在变频器中设定。此方法在单一产品的生产场合被广泛应用。

若厚度是需要经常变化的，需要通过人机界面HMI或智能仪表将厚度信号传送到PLC，由PLC或仪表进行运算后再传送给变频器。这种计算方法可以获得比较精确的卷径。在一般的国产设备上应用较少，我公司的进口设备，气垫炉的收、放卷控制上就采用这种计算方式。

    3、模拟量输入

当选用外部卷径传感器时，卷径信号通过模拟输入口输入给变频器。由于卷径传感器的性能、价格、使用环境等原因，在国内鲜有使用。

结束语： 

矢量变频技术在卷取应用中的方法多种多样，在当前技术条件下，上述模式是较具有代表性的。无论是设计还是维修，了解你所使用设备的工作模式和控制特点是非常重要的。变频技术还在高速发展，新的理论和控制技术将不断涌现，控制模式还将继续推陈出新。我们期待着更先进、更实用的技术不断出现，以此来改变我们的生活。西门子总代理 西门子一级代理商 西门子PLC总代理 西门子模块总代理 西门子CPU总代理 西门子电线电缆总代理 西门子触摸屏总代理 西门子变频器总代理  西门子S7-200cn总代理 西门子S7-300总代理 西门子PLC模块总代理 西门子伺服电机总代理 西门子S7-1200总代理 西门子S7-1500总代理 西门子接头总代理 西门子中国总代理 西门子软件总代理 西门子S7-200smart总代理  西门子伺服驱动总代理西门子总代理商 西门子一级代理商 西门子PLC总代理商 西门子模块总代理商 西门子CPU总代?理 西门子电线电缆总代理商 西门子触摸屏总代理商 西门子变频器总代理商  西门子S7-200总代理商 西门子S7-300总代理商 西门子PLC模块总代理商 西门子伺服电机总代理商 西门子S7-1200总代理商 西门子S7-1500总代理商 西门子接头总代理商 西门子中国总代理商 西门子软件总代理商 

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SIMATIC 自动化技术 SIMATIC 是一款可解决各行业自动化任务的可靠基本自动化系统，包括标准硬件和软件组件，并将用于定制扩展的所有选件公开。 SIMATIC 系列产品包括以下组件，彼此之间可相互补充： 可编程控制器 分布式 I/O 编程器 SIMATIC 软件 小型自动化解决方案套件 基于组件的自动化 机器视觉技术（参见“传感器、测试和测量技术”）

SIMATIC 控制器 SIMATIC 控制器有多种多样，包括从高性能 PLC 的书本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，无论什么要求，它都能满足要求。 这些控制器的共同特点是，在较小的空间里压缩了较大处理能力，能满足较苛刻的机械和气候条件、高速及可扩展性等要求。 这种分级的性能特征是 SIMATIC 系列产品的力量所在。 目前，SIMATIC PLC 正在执行越来越多的功能，原本需要不同技术。 对您来说，一切都变得更加容易，更加一致，更加经济。

概述 S7-300 模块化微型 PLC 系统，满足中、小规模的性能要求 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活 操作方便，设计简单，不含风扇 任务增加时可顺利扩展 大量的集成功能，使它功能非常强劲 S7-300F 故障安全型自动化系统，可满足工厂日益增加的安全需求 基于 S7-300 可连接配有安全型模块的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全相关通信 标准模块另外也可用于非安全相关应用 

应用 S7-300 SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。 模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。 SIMATIC S7-300 的应用领域包括： 特殊机械， 纺织机械， 包装机械， 一般机械设备制造， 控制器制造， 机床制造， 安装系统， 电气与电子工业及相关产业。 多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。 SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器： 具有高电磁兼容性和抗震性，可较大限度地用于工业领域。 S7-300F SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。 S7-300F 满足下列安全要求： 要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801 安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508 类别 1 - 4 符合 EN 954-1 另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

概述 S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能较为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。 S7-400 中端到高端性能范围内功能强大的 PLC 可满足要求较为苛刻的任务的解决方案 全面的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行较佳调整 可实现分布式结构，适用十分灵活 连接方便 较优通信和联网功能 操作方便，设计简单，不含风扇 任务增加时可顺利扩展 多重计算： 多个 CPU 在一个 S7-400 中央控制器中同时运行。 多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。 模块化： 通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。 工程组态和诊断： 结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可较为高效地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用高级语言（如 SCL）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。

SIMATIC S7-1200 系列包括以下模块： 性能分级的不同型号紧凑型控制器，以及丰富的交/直流控制器。 各种信号板卡（模拟量和数字量），用于在 CPU 上进行经济的模块化控制器扩展，同时节省安装空间。 各种数字量和模拟量信号模块。 各种通信模块和处理器。 带 4 个端口的以太网交换机，用于实现各种网络拓扑 SIWAREX 称重系统终端模块 PS 1207 稳压电源装置，电源电压 115/230 V AC，额定电压 24 VDC 机械特性 坚固、紧凑的塑料机壳 连接和控制部件易于接触，并由前盖板提供保护 模拟量或数字量扩展模块也具有可拆卸的连接端子 设备特性 国际标准： SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL、CSA 和 FM（I 类，类别 2；危险区组别 A、B、C 和 D，T4A）。生产质量管理体系已按照 ISO 9001 进行认证。 通信 SIMATIC S7-1200 支持各种通信机制： 集成 PROFINET IO 控制器接口 带 PROFIBUS DP 主站接口的通信模块 带 PROFIBUS DP 从站接口的通信模块 GPRS 模块，用于连接到 GSM/G 移动电话网络 LTE 模块，用于在*四代 LTE（长期演进）移动电话网络中进行通信。 通信处理器，可通过以太网接口连接到 TeleControl Server Basic 控制中心软件，并借助于基于 IP 的网络进行安全通信。

概述 SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统 – 高效的机器级操作员控制和监视 当人们必须使用执行各种任务的机械和设备（从转筒式干燥机到废物压实机）进行作业时，需要监视和操作员控制设备。为您的具体任务找到合适的设备并不难。面临的挑战是找到一个不会过时、灵活的解决方案，该解决方案既可集成到更高级别的网络中，又可满足对透明度和数据提供提出的日益增长的需求。多年来，SIMATIC HMI 面板已在所有工业领域的各种不同应用中证明了它们的价值。目前使用的系统范围与相应设备中的应用程序和技术的范围一样广泛。 SIMATIC HMI 代表高效的机器级操作员控制和监视，并具有一些特优势： 高效工程 可视化的创建可比以前更快更轻松。 创新的设计和操作 可视化成为机器的显着特点。 **的 HMI 操作面板 合适的 HMI 操作面板适用于所有应用。 安全备份 保护投资和专有技术，安全操作。 快速调试

SIMATIC HMI 软件 – 绝不仅仅是可视化软件 通过产品系列 SIMATIC WinC